介紹了一種基于以太網(wǎng)的光無(wú)線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)以高性能的以太網(wǎng)收發(fā)芯片IP113為核心，配以必要的外圍器件，結(jié)合所研制的調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路和接收解調(diào)電路，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)借助光波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：以太網(wǎng) IP113 PECL

　　以光波為信息載體進(jìn)行光通信的歷史由來(lái)已久，大氣激光通信是以大氣作為傳輸介質(zhì)的通信，是激光出現(xiàn)后最先研制的一種通信方式。由于它具有傳輸距離遠(yuǎn)、頻帶寬、發(fā)射天線小、保密性好及抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到關(guān)注，應(yīng)用也日漸廣泛起來(lái)。

　　以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它以可靠性高、媒體信息量大、易于擴(kuò)展和更新等優(yōu)點(diǎn)，在企業(yè)、學(xué)校等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)IEEE802.3 Ethernet標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以太網(wǎng)每段同軸電纜長(zhǎng)度不得超過(guò)500m，通過(guò)中繼器互聯(lián)后，網(wǎng)絡(luò)最大距離也不得超過(guò)2.8km。在這種情況下，利用激光無(wú)線通信技術(shù)，超越以太網(wǎng)的地域限制，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)通信的需要，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

　　1 基于以太網(wǎng)的激光無(wú)線通信系統(tǒng)

　　將以太網(wǎng)和激光無(wú)線通信結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮二者的優(yōu)越性，可以大大提高系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和可靠性。圖1是基于以太網(wǎng)激光無(wú)線通信系統(tǒng)一端的原理框圖，另一端的結(jié)構(gòu)和本端呈對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡出來(lái)的雙極性MLT-3數(shù)據(jù)信號(hào)，由RJ45接口，經(jīng)過(guò)耦合變壓器后，變成單極性電平信號(hào)，送至以太網(wǎng)收發(fā)器，產(chǎn)生的高速PECL信號(hào)通過(guò)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路對(duì)激光器直接強(qiáng)度調(diào)制，驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)光，載有信息的激光通過(guò)光學(xué)天線發(fā)射出去。接收端光學(xué)天線將激光信號(hào)接收匯聚在光敏管上，通過(guò)接收解調(diào)電路后，恢復(fù)出PECL高速數(shù)據(jù)信號(hào)，再經(jīng)過(guò)耦合變壓器送至計(jì)算機(jī)，從而完成整個(gè)通信過(guò)程。由圖1可知，系統(tǒng)主要由三部分組成：以太網(wǎng)收發(fā)器、調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路和接收解調(diào)電路。下面分別就這三部分的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
                      
2 以太網(wǎng)收發(fā)電路

　　以太網(wǎng)收發(fā)電路由RJ45接口、耦合變壓器、以太網(wǎng)收發(fā)器，以及收發(fā)器與調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路、接收解調(diào)電路之間的接口組成。其中以太網(wǎng)收發(fā)器是核心單元，直接決定了系統(tǒng)的工作性能。

　　2.1 以太網(wǎng)收發(fā)器IP113

　　本系統(tǒng)采用IC PLUS公司出品的以太網(wǎng)至光纖收發(fā)器IP113芯片。IP113是二端口(包括TP端口和FX端口)10/100Mbps以太網(wǎng)集成交換器，由一個(gè)二端口交換控制器和兩個(gè)以太網(wǎng)快速收發(fā)器組成。每個(gè)收發(fā)器都遵守IEEE802.3、IEEE802.3μ、IEEE802.3x規(guī)則。為幀緩沖保留了SSRAM，可以存儲(chǔ)1K字節(jié)的MAC地址，全數(shù)字自適應(yīng)調(diào)整和時(shí)序恢復(fù)，基線漂移校正，工作在10/100baseTX 和100baseFX的全雙工/半雙工方式。使用2.5V單電源，25MHz單時(shí)鐘源，0.25μm工藝，128腳PQFP封裝。

　　圖2是IP113內(nèi)部原理框圖。IP113工作在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式， Port1(TP端口)的速率是自適應(yīng)調(diào)整的結(jié)果，因而不需要外加存儲(chǔ)器以緩沖數(shù)據(jù)包。每個(gè)端口都有自己的接收緩沖管理、發(fā)射緩沖管理、發(fā)射排隊(duì)管理、發(fā)射MAC和接收MAC。各個(gè)端口共享一個(gè)散列單元、一個(gè)存儲(chǔ)器接口單元、一個(gè)空緩沖管理器和一個(gè)地址表。散列單元負(fù)責(zé)找出和識(shí)別地址。發(fā)射緩沖管理和接收緩沖管理通過(guò)存儲(chǔ)器接口負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或者讀出數(shù)據(jù)。發(fā)射MAC和接收MAC負(fù)責(zé)完成以太網(wǎng)的各種協(xié)議控制。接收MAC從收發(fā)器收到數(shù)據(jù)后，被放進(jìn)接收FIFO，同時(shí)為數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求接收緩沖管理。當(dāng)接收緩沖管理接收到請(qǐng)求后，就從空的緩沖管理區(qū)獲得一個(gè)空的存儲(chǔ)塊，并通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元將數(shù)據(jù)包寫(xiě)入。同時(shí)接收數(shù)據(jù)包也進(jìn)入散列單元。散列單元從數(shù)據(jù)包里找出地址以建立地址表。IP113依據(jù)地址表決定是否轉(zhuǎn)發(fā)或者丟棄數(shù)據(jù)包。兩個(gè)端口共享一個(gè)空的緩沖管理，復(fù)位后，空緩沖管理提供兩個(gè)地址的空存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，就找出一個(gè)新的空存儲(chǔ)區(qū)；當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)就釋放。
                  
     2.2 以太網(wǎng)收發(fā)電路設(shè)計(jì)

　　以太網(wǎng)收發(fā)電路如圖3所示。主要由以太網(wǎng)收發(fā)芯片IP113、專(zhuān)用配置芯片EEPROM 93C46、LED顯示矩陣，以及IP113的Port1與TP模塊、Port2與FX模塊之間的接口組成。
                  
     IP113支持很多功能，通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)滿(mǎn)足不同的需要，既可以由特定的管腳設(shè)定，也可以用EEPROM配置。為提高系統(tǒng)的整體性能，這里采用專(zhuān)用串行EEP ROM 93C46芯片。